自动化专业课程设计报告MATLAB

课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 题目: 超前校正系统分析与设计初始条件: 某单位反馈控制系统结构图如下:1、要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求, 以及说明书撰写等具体要求）2、求K=70000时的相位裕度和幅值裕度3、求相位裕度为70°时的K值4、求相位裕度为0°时的K值5、用Matlab绘制K＝5000时的Bode图和Nyquist图6、用Matlab绘制根轨迹7、K=100000, 扰动为阶跃信号, 为使稳态误差≤0.1, 允许的扰动信号的最大幅值是多少？（输入信号为0）8、如果实际扰动大于上一步计算的允许值, 怎样解决？详述理由9、认真撰写课程设计报告。

指导教师签名: 年 月 日系主任（或责任教师）签名: 年 月 日超前校正系统分析与设计1.求K 已知时的相位裕度和幅值裕度由结构图可列以下几式:G 1=100+s 1)+k(s （1）G 2=10)+5)(s +s(s 1（2）R(s))(s C = G 1G 2 （3） 将（1）、（2）式代入（3）式中, 得系统开环传递函数:R(s))(s C = )100)(10)(5()1(++++s s s s s K （4）当K=70000时, 带入④式中, 用matlab 计算, 得:图1 k 为70000时相角裕度与幅值裕度故相角裕度 r=17.0077 幅值裕度 h=20lg hg =7.20352.相角裕度为70时K值大小利用matlab画伯德图, 取不同K值, 采用夹逼法得当相角裕度为70时K值的值, 如图：图2-2 K值过程图图2-2 K值结果图因此当相角裕度为70时, 可知K=124843.相角裕度为0时K值大小方法同上, 利用matlab画伯德图, 取不同K值, 采用夹逼法得当相角裕度为0时K值的值, 如图：图3-2求K值过程图图3-3求K值结果图因此当相角裕度为0时, 可得K=1604244.当K=5000时, 其Bode图和Nyquist图图4-1画bode图程序图图4-2 bode图图4-3 画Nyquist图程序图图4-4 Nyquist图5.用Matlab 绘制根轨迹图5根轨迹图6.允许的扰动信号的最大幅值K=100000, 扰动为阶跃信号, 为使稳态误差≤0.1, 求允许的扰动信号的最大幅值e ss （∞）=0lim →s s ·E n （s ）⇒0lim→s 1)K(s 10)5)(s s(s ）100+s （R ++++=100R/K因为稳态误差≤0.1, 故100R≤0.1KR≤100即允许的扰动信号的最大幅值为1007、扰动的解决方法解决方法: 增大系统开环增益或着扰动作用点之前系统的前向通道增益。

matlab实验报告总结电气工程学院自动化102班 2012年12月21日实验一 MATLAB环境的熟悉与基本运算一、实验目的1．熟悉MATLAB开发环境2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算二、实验基本知识1.熟悉MATLAB环境MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。

2.掌握MATLAB常用命令变量与运算符变量命名规则如下：变量名可以由英语字母、数字和下划线组成变量名应以英文字母开头长度不大于31个区分大小写MATLAB中设置了一些特殊的变量与常量，列于下表。

MATLAB运算符，通过下面几个表来说明MATLAB的各种常用运算符表2 MATLAB算术运算符表3 MATLAB关系运算符表4 MATLAB逻辑运算符表5 MATLAB特殊运算的一维、二维数组的寻访表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式的基本运算表7 两种运算指令形式和实质内涵的异同表的常用函数表8 标准数组生成函数表9 数组操作函数三、实验内容1、新建一个文件夹2、启动，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。

3、保存，关闭对话框4、学习使用help命令，例如在命令窗口输入help eye，然后根据帮助说明，学习使用指令eye5、学习使用clc、clear，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。

6、初步程序的编写练习，新建M-file，保存，学习使用MATLAB的基本运算符、数组寻访指令、标准数组生成函数和数组操作函数。

注意：每一次M-file的修改后，都要存盘。

练习A：help rand，然后随机生成一个2×6的数组，观察command window、command history和workspace等窗口的变化结果。

学习使用clc、clear，了解其功能和作用。

答：clc是清除命令窗体内容 clear是清除工作区间输入C=1:2:20，则C表示什么？其中i=1,2,3,?,10。

maｔlab实现信号的傅立叶变换一、设计目的ﻩ1．熟悉和掌握mａtlab的基本使用方法，能够熟练运用matlab。

2．巩固信号与系统中的傅立叶变换内容,加深对这部分内容的理解。

二、设计任务1.掌握matlａb的基本操作。

2.利用matlaｂ实现典型非周期信号的傅立叶变换，画出信号的时域图和频域图。

ﻩ3.利用maｔlab实现傅立叶变换的基本性质。

三、设计原理１．ｍatｌａb简介MＡTLAB是ＭａthＷoｒks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，经过多年大量的、坚持不懈的改进，现在ＭATLAB已经更新至7．x版。

MAＴLAB集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。

在这个环境下，对所要求解的问题,用户只需简单地列出数学表达式，其结果便以人们十分熟悉的数值或图形方式显示出来。

MATLAＢ可用来解决实际的工程和数学问题，其典型应用有:通用的数值计算,算法设计，各种学科（如自动控制、数字信号处理、统计信号处理)等领域的专门问题求解。

ＭATＬＡＢ语言易学易用，不要求用户有高深的数学和程序语言知识，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。

MATＬAB既是一种编程环境,又是一种程序设计语言。

这种语言与C、FＯRTRＡＮ等语言一样，有其内定的规则，但MAＴＬAB的规则更接近数学表示。

使用更为简便,可使用户大大节约设计时间,提高设计质量。

2．ｍatlab2013ｂ基本界面介绍maｔｌaｂ2013ｂ主界面窗口基本分为五个部分:1）主菜单界面在此界面我们只需要用到新建命令文件和对程序进行间断调试的功能2）文件查看窗口,双击可快速打开文件3)写命令窗口及提示窗口在这个窗口可写入参数、写入公式、显示错误、显示帮助等功能,例如对a赋值、写入公式f=ａ*a、显示帮助：公式ｆfｔ的使用方法4)历史命令查看窗口在该窗口可查看历史输入命令，双击历史命令可再次输入到命令窗口5）数值查看窗口在该窗口可查看所有参数详细数值3.理论原理:傅里叶变换的基本思想首先由法国学者傅里叶系统提出,所以以其名字来命名以示纪念。

滞后-超前校正——课程设计一、设计目的:1. 了解控制系统设计的一般方法、步骤。

2. 掌握对系统进行稳定性的分析、稳态误差分析以及动态特性分析的方法。

3. 掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能。

4. 提高分析问题解决问题的能力。

二、设计内容与要求:设计内容：1. 阅读有关资料。

2. 对系统进行稳定性分析、稳态误差分析以及动态特性分析。

3. 绘制根轨迹图、Bode 图、Nyquist 图。

4. 设计校正系统，满足工作要求。

设计条件：１、被控制对象的传递函数是m m 1m 2012mn sn 1n 2012nb s b s b s b ()a s a a s a G S ----+++⋯+=+++⋯＋（ｎ≥ｍ）２、参数ａ０，ａ１，ａ２，．．．ａｎ和ｂ０，ｂ１，ｂ２，．．．ｂｍ因小组而异。

设计要求：1. 能用MATLAB 解复杂的自动控制理论题目。

2. 能用MATLAB 设计控制系统以满足具体的性能指标。

3. 能灵活应用MATLAB 的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK 仿真软件，分析系统的性能。

三、设计步骤：１、自学ＭＡＴＬＡＢ软件的基本知识，包括ＭＡＴＬＡＢ的基本操作命令。

控制系统工具箱的用法等，并上机实验。

２、基于ＭＡＬＡＢ用频率法对系统进行串联校正设计，使其满足给定的领域性能指标。

要求程序执行的结果中有校正装置传递函数和校正后系统开环传递函数，校正装置的参数Ｔ，α等的值。

已知开环传递函数为G(S)= 0(2)(40)k s s s ++,使用频率法设计串联滞后—超前校正装置，使系统的相角裕度大于等于40°，静态速度误差系数等于20。

校正前根据上式可化简G(S)= 00.0125(0.51)(0.0251)k s s s ++，所以公式G(S)=20(0.51)(0.0251)s s s ++,所以=1，则c w = 6.1310，相角裕度γ为9.3528。